专利名称：电磁波防护层及其制备于塑料外壳的方法
技术领域：
本发明是关于一种电磁波防护层(EMI ；electromagnetic interference)及其制备于塑料外壳的方法。
背景技术：
由于工程塑料的组件形状通常可一体成形，不像金属需额外的金属加工程序，为各类电子产品提供了更高的设计灵活性以及生产力，目前已经成为电子产品外壳的主要材料。塑胶是绝缘体，但是电磁干扰波却能自由地穿透没有加遮罩层的塑胶，当电子产品的电子元件，特别是数字电路在运作时，所产生的电磁波会干扰其他装置的正常运行，因此需加设电磁波防护层。另外，塑胶材质制成的外壳，于视觉或触碰时质感较差。因此，对电子产品的塑胶外壳加设电磁波防护层，也可以同时使电子产品的外壳具有良好的视觉美感与质感。在现有的技术中，电磁波防护层12是双层的金属膜，在塑料外壳10镀一层金属层 120之后，必定再镀上一层抗氧化层121，如图1所示。比如在目前笔记本电脑产业中，由于铜的电阻值很低，因此选用铜作为主要的电磁波防护层。但是，铜容易氧化，且氧化铜的电阻值很高，会降低防电磁波干扰的效果。所以镀铜之后，必定会再镀一层不锈钢作为抗氧化层。然而，电磁波防护层包括两种不同材料的金属层，需要较复杂的设备，导致成本提升，也连带使的制造工艺时间增加。另外，由于不锈钢靶材具有导磁性，使用溅射方式将不锈钢溅射于铜金属层上时，靶材原子难以被轰击出来，造成制造工艺的困难。况且，铜和塑胶之间的附着性本身并不是很好，使制造工艺条件受到限制。因此，开发一种电磁波防护层，使制造工艺简化，成本降低，又能提高金属层在塑料表面的附着力，为一待解决的课题。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种制备电磁波防护层 (electromagneticinterference)于电子产品的塑料外壳的方法，包括提供一电子产品的塑料外壳；及仅沉积一金属层于塑料外壳上作为电磁波防护层，其中利用金属层表面会自发性形成一致密氧化层或利用金属层抗候特性，或牺牲阳极特性来保护金属层不会持续氧化，而达成电磁波防护层的效果。将单一金属层溅射至塑料外壳作为电磁波防护层后，更包括将塑料外壳放入气氛炉内，并通入热氧气及热空气，以使金属层表面形成致密氧化层。金属层的材料可以选自铝、钛、锌、铬及其任意组合所组成的群组其中一种。或者选自铜锡合金、铜锌合金或铜铝合金，厚度大约IOOnm至1500nm。其中，当金属层材料为合金时，所选用的靶材形成两种纯金属相互镶嵌的复合式溅射靶。并且，若以锌或锌合金作为金属层材料时，在溅射时，将锌或锌合金靶加热至大约 150至300°C，以提高溅射率。
本发明的另一目的是提供一种电磁波防护层，仅包括一金属层，以溅射或蒸发的方式沉积于电子产品的外壳，比如笔记本电脑、手机、个人数字助理(PDA)。金属层表面会形成一致密氧化层，防止金属层继续向内氧化，因此不需要另外镀抗氧化层，也能达到防电磁波干扰的目的。本发明的方法不论在制造工艺及设备上都更简便，防止电磁波干扰的效果并没有因此而打折。并且，由于不需要再使用不锈钢作为抗氧化层，也避免了溅射不锈钢时所产生的问题。
图1显示现有电磁波防护层的剖面示意图2显示本发明电磁波防护层的剖面示意图3显示本发明电磁波防护层的制备流程图；及
图4A及图4B显示本发明溅射电磁波防护层所使用的镶嵌式复合靶的示意图。
附图标号
10,20 塑料外壳120 金属层
12、22 电磁波防护层121 抗氧化层
SlOO S120流程步骤3 镶嵌式复合靶
30 第一金属材料300 引线孔
31 第二金属材料
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文依本发明一种电磁波防护层(electromagnetic interference)以及制备于塑料外壳的方法，特举较佳实施例，并配合所附相关附图，作详细说明如下，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。请参照图2，可明显看出，本发明的电磁波防护层22沉积于电子产品的塑料外壳20表面，仅包括单层金属层22。图3为本发明所提供的制备电磁波防护层 (electromagneticinterference)的方法的流程图，具体请参看图中步骤SlOO S120。首先提供一电子产品的塑料外壳作为基材，当今常见的电子产品，比如手机、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)等的外壳皆可。在本实施例中，塑料外壳的材料可以选自 ABS、ABS/PC、PP、PVC 或 PC 其中的一种。塑料外壳在成型厂射出时，常常会在制造过程中喷涂一些油或脱膜剂，造成油污及脏污，残留于塑料外壳上，因此而降低电磁波防护层的附着力。所以，在溅射电磁波防护层之前，可选择性的利用化学溶剂对塑料外壳进行清洗。本实施例中，清洗主要包括两个步骤，首先利用一疏水性有机溶剂去除塑料外壳表面的油污；接着，利用一亲水性有机溶剂去除疏水性有机溶剂及杂质。此一清洗步骤，增加电磁波防护层于塑料外壳的附着能力，甚至是附着力较差的铜金属，被溅射于经化学溶剂清洗后的塑料外壳后，附着力也能达到业界要求的标准。将塑料外壳烘干徐冷后，即采用溅射或蒸发的方式，将电磁波防护层沉积于塑料外壳上。要特别注意的是，在本发明中，电磁波防护层为单一金属层，且在后续制造工艺中，不需要再沉积抗氧化层。本发明其中一实施例中，为了适合于溅射，金属层的材料属于非铁磁性的材料，并选择自铝、钛、锌、铬及其任意组合的群组其中的一种。这些材料都具有一种共同特性，就是在成膜之后会自发性的在金属层表面形成致密的氧化层，氧化物的致密特性，使金属层不会再继续被氧化。致密氧化层厚度仅有大约数纳米至几十纳米左右，对于电磁波防护层整体的电阻值来说，并不会造成影响。因此，本发明的电磁波防护层，只溅射单一金属层就可以达到防电磁波干扰的作用。其他包括选择使金属层整体具有良好的抗候性，或是牺牲阳极特性，也可以达到相同效果。除此之外，锌、铬及钛原子，在被溅射于塑料外壳时，其附着力较铜为佳。发明人经过多次环境测试后，发现以锌作为单层电磁波防护层的主要材料为一较佳实施例。因为在相同功率下溅射锌时，锌的镀率较选用其他合金靶快，可以节省较多制造工艺时间。然而，单纯使用锌作为金属层材料，虽然溅射的速率快，但美中不足的是，锌相较于其他金属而言，水溶性较高，当环境中的湿气太重时，可能被水气侵蚀，影响电磁波防护的效果，但选用锌合金可以克服此方面的问题。锌合金是以锌为主，添加3至50重量百分比的铝、铬、钛、铜及其任意组合所形成的群组其中的一种，在对塑料基材的附着性及电磁波防护皆具有较好的特性。本发明较佳实施例中，金属层的材料是选用锌铝合金。另外，当金属层的材料选用锌或锌合金时，溅射过程中，将靶材加热至150至 300°C之间，溅射率可以有效的提升。并且，溅射所使用的靶材成本较低。在溅射成膜后，稳定性也较好。在以溅射或蒸发方式将锌或锌合金溅射于塑料外壳后，更包括将溅射完成后的塑料外壳放入气氛炉中，并通入热氧气或热空气，促进金属层表面快速形成致密氧化层护内部金属不再被氧化。此外，在铝金属表面自发性形成的氧化层十分致密，因此采用铝作为单一金属层的材料也是一个不错的选择。但铝附着于塑料外壳的附着力相较于钛或铬而言较差，所以在本发明实施例中，使用铝钛合金或铝铬合金作为电磁波防护层，钛或铬原子越多，其铝钛合金或铝铬合金层附着于塑料外壳的附着力越强。但以铝钛合金而言，钛比铝的价格贵了四倍，因此，基于附着力的功效以及成本上的考量，溅射或蒸发铝钛合金所使用的合金靶材中，钛的重量百分比大约3%至50%为最佳选择。由于克服了铜在塑料基材塑料外壳上附着能力不佳的问题，本发明另一较佳实施例中，金属层材料是采用铜合金。以铜为主，并添加重量百分比大约3至50%的锡、锌或铝及其任意组合所组成的群组其中之一(例如铜锡合金、铜锌合金或铜铝合金等)。本发明另一较佳实施例中，将锡、锌或铝添加于铜中，可以使铜提升耐氧化能力， 所以不需要再溅射不锈钢作为抗氧化层，避免了现有技术中由于溅射不锈钢而造成制造工艺困难及成本增加的问题。铜合金的电阻值比铜高，因此，以铜合金作为电磁波防护层，电阻值要达到要求，厚度需要更厚，但申请人经实验发现，此种铜合金的溅射率比铜高出三倍，且又不需要再溅射抗氧化层，在制造工艺上反而能节省更多时间，并且，也可以在塑料外壳变形前，完成溅射电磁波防护层的制造工艺。
本发明实施例中，溅射使用的合金靶是采用镶嵌式复合靶材。其中一较佳实施例可参照图4A及图4B，本发明的镶嵌式复合靶材选择第一金属材料30作为基材，将基材的被溅射面挖出至少一引线孔300，并将一第二金属材料31紧配嵌入于引线孔300中，形成两种纯金属相互镶嵌的复合式溅射靶。第二金属材料也可以螺丝或者其他锁固机构锁附于第一金属材料，结合成一靶材。第二金属材料31占合金靶被溅射面面积的比例，会影响第二金属材料在金属层内所占比例，所以引线孔300的尺寸大小可依此来调整，形状可以是任意几何形状，使单一金属层防护电磁波的功效达到最佳化。在一较佳实施例中，引线孔300的形状依照磁场的分布成一环状，使被镶嵌的第二金属材料31易于被溅射。本发明所提供的镶嵌式复合靶材并不限于仅使用两种金属，也可以依据需求开设多个引线孔，如图4A，并选用多个合金相互镶嵌。该些多个引线孔300同样依照磁场分布， 排列成环形结构。电磁波防护层的厚度可依照不同客户的需求来决定，厚度越厚，金属膜层电阻值越低，防电磁波干扰的效果越好。针对笔记本电脑而言，业界的标准是笔记本电脑对角线的电阻值要小于10Ω。为了使电磁波防护层的电阻值达到业界的标准，在本发明一较佳实施例中，金属层的厚度大约IOOnm至1500nm。而在另一较佳实施例中，电磁波防护层的材料为锌，厚度大约300nm至400nm。本发明的电磁波防护层采用溅射或蒸发方式，仅形成单层金属层就可以达到电磁波防护层的功效，并选用容易在金属表面自发性形成致密氧化层的金属，巧妙利用该层氧化层防止金属内部继续被氧化的原理，省却另一层抗氧化层的沉积，节省了设备及材料成本。此外，本发明的电磁波防护层不需要溅射不锈钢作为抗氧化层，也避免了不锈钢不易被溅射出来的问题。本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神与发明实体仅止于上述实施例。凡本领域的技术人员，当可轻易了解并利用其它元件或方式来产生相同的功效。因此，在不脱离本发明的精神与范畴内所作的修改，均应包含在权利要求范围内。
权利要求
1.一种制备电磁波防护层于一电子产品塑料外壳的方法，其特征在于，用以保护所述电子产品内部电子元件不受电磁波干扰，所述方法包括提供一电子产品的塑料外壳；及以溅射或蒸发方式，仅沉积一金属层于所述电子产品塑料外壳上作为电磁波防护层， 其中所述金属层为锌合金。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属层厚度大约IOOnm至1500nm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锌合金是以锌为主，添加3至50重量百分比的铝、铬、钛、铜及其任意组合所形成的群组其中的一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更包括在溅射时，将锌合金靶加热至大约 150至300°C，以提高溅射率。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，溅射所述金属层的靶材为一镶嵌式复合靶， 其中，所述镶嵌式复合靶具有一第一金属材料及一第二金属材料，所述第一金属材料作为基材，所述第二金属以紧配嵌入所述第一金属或以机构锁附与所述第一金属结合成一靶材。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更包括在完成溅射或蒸发所述金属层后，将所述电子产品塑料外壳传送至一气氛炉中，通入热氧气或热空气，以迅速于所述金属层表面形成所述致密氧化层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积所述金属层之前，更包括利用一疏水性有机溶剂清洗所述电子产品塑料外壳，以去除所述塑料外壳表面的油污；及利用一亲水性有机溶剂清洗所述电子产品塑料外壳，以去除所述疏水性有机溶剂及杂质。
8.—种电磁波防护层，其特征在于，镀于一电子产品塑料外壳，以保护所述电子产品内部电子元件不受电磁波干扰，所述电磁波防护层为一单一金属层，其中，所述单一金属层表面具有一自发性致密氧化层，所述金属层的材料选自铝、铬、钛、锌及其任意组合所形成的群组其中一种。
9.一种电磁波防护层，其特征在于，镀于一电子产品的塑料外壳，以保护所述电子产品内部电子元件不受电磁波干扰，所述电磁波防护层为一单一金属层，其中，所述单一金属层的材料选自铜合金。
10.如权利要求9所述的电磁波防护层，其特征在于，所述的铜合金，是以铜为主，添加 3至50重量百分比的锡、锌、铝及其任意组合所形成的群组其中的一种。
全文摘要
本发明提供一种电磁波防护层(electromagnetic interference)及其制备于塑料外壳的方法。该电磁波防护层用于制备一电子产品的塑料外壳，以保护该电子产品内部电子元件不受电磁波干扰，本发明的电磁波防护层仅包括单层金属层，以溅射或蒸发的方式来制备，其中金属层表面会形成一致密氧化层。金属层的材料可以选自铝、钛、锌、铬及其任意组合的群组其中的一种，或选自铜锡、铜锌或铜铝合金。
文档编号C23C14/58GK102312195SQ201010599468
公开日2012年1月11日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年7月8日
发明者洪崇喜, 郑兆希 申请人:向熙科技股份有限公司